Fluent自定义物理场

1 概述

场（field）是物理的基础概念之一，表明了物理量在空间的分布。根据物理量的类型，可分为标量场（scalar field）、向量场（vector field）、张量场（tensor field）三类。CFD的结果数据中有诸多场变量，如速度、压力、密度等，每种场变量均可通过创建云图、等值面等方式展示在空间的分布规律。

软件不可能穷尽所有用户需要使用的物理量，对于不在列表中的变量，可手动创建场变量并用于展示和分析

2 基于自定义场函数

2.1 创建场

在Fluent界面中，在树状菜单可通过“custom field functions”功能创建场变量。

在类似于计算器的界面上，对自定义变量的定义函数进行编辑，并设置其名称。变量定义函数无法采用手动输入方式，必须选择Fluent已有物理量并结合界面的运算按钮进行操作。变量定义并命名后，点击define按钮完成创建。

创建完成的变量会列表显示

对于已创建的变量，可通过“manage”界面加以管理，包括查看变量定义、变量重命名等。

在“manage”界面，“save”按钮可将当前所有自定义变量保存为SCM文件，通过“load“按钮可读取已有的SCM文件。

SCM文件是scheme语言的代码文件，可直接通过文本编辑器进行读取、编辑。

2.2 可视化场

在云图设置中，选择”custom field functions”类别可展示自定义场的分布。

2.3 单位制

Fluent对于自定义的场变量，不存在单位制的判断，其输出结果也不包含单位制，为纯数字。

场变量的定义中，需要参考的物理量（如压力值）仅考虑基于kg-m-s国际单位制的数值大小，和Fluent中的单位制设置无关。例如场变量的定义为T（温度）+1，则在0 ℃的均匀温度场中，场变量的值为274.15，而不是1。

如图所示的自定义场，其定义为“应变率+速度”，在场函数中可正确定义。此函数按照表达式的语法规则将会报错。

3 基于表达式

3.1 创建场

通过创建“named expression”可直接创建相关的物理场

在表达式编辑界面，定义物理量之间的函数关系。具体语法规则参考《Fluent的表达式应用》文章。

3.2 可视化场

在云图设置中，选择”custom field functions”类别可展示自定义场的分布。

3.3 单位制

表达式存在单位制的判断，部分特殊情况下需要进行手动处理单位制。具体参考《Fluent的表达式应用》文章。